CN114634497A - 一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的aie荧光探针及其制备方法与应用 - Google Patents
一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的aie荧光探针及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114634497A CN114634497A CN202210181206.3A CN202210181206A CN114634497A CN 114634497 A CN114634497 A CN 114634497A CN 202210181206 A CN202210181206 A CN 202210181206A CN 114634497 A CN114634497 A CN 114634497A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluorescent probe
- homocysteine
- cysteine
- reaction
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- FFFHZYDWPBMWHY-VKHMYHEASA-N L-homocysteine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCS FFFHZYDWPBMWHY-VKHMYHEASA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 title claims abstract description 54
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 title abstract description 14
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 claims abstract description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 claims abstract description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract 5
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 39
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 36
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 22
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 15
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 14
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 claims description 10
- 229940126214 compound 3 Drugs 0.000 claims description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 10
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- SMUQFGGVLNAIOZ-UHFFFAOYSA-N quinaldine Chemical compound C1=CC=CC2=NC(C)=CC=C21 SMUQFGGVLNAIOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- IGHBXJSNZCFXNK-UHFFFAOYSA-N 4-chloro-7-nitrobenzofurazan Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=C(Cl)C2=NON=C12 IGHBXJSNZCFXNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 7
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 7
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- COIQUVGFTILYGA-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxyphenyl)boronic acid Chemical compound OB(O)C1=CC=C(O)C=C1 COIQUVGFTILYGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GFBVUFQNHLUCPX-UHFFFAOYSA-N 5-bromothiophene-2-carbaldehyde Chemical compound BrC1=CC=C(C=O)S1 GFBVUFQNHLUCPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 claims description 5
- HVTICUPFWKNHNG-UHFFFAOYSA-N iodoethane Chemical compound CCI HVTICUPFWKNHNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N malononitrile Chemical compound N#CCC#N CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N sodium ethoxide Chemical compound [Na+].CC[O-] QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 claims description 2
- 125000000415 L-cysteinyl group Chemical group O=C([*])[C@@](N([H])[H])([H])C([H])([H])S[H] 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BWGRDBSNKQABCB-UHFFFAOYSA-N 4,4-difluoro-N-[3-[3-(3-methyl-5-propan-2-yl-1,2,4-triazol-4-yl)-8-azabicyclo[3.2.1]octan-8-yl]-1-thiophen-2-ylpropyl]cyclohexane-1-carboxamide Chemical compound CC(C)C1=NN=C(C)N1C1CC2CCC(C1)N2CCC(NC(=O)C1CCC(F)(F)CC1)C1=CC=CS1 BWGRDBSNKQABCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- LFZAGIJXANFPFN-UHFFFAOYSA-N N-[3-[4-(3-methyl-5-propan-2-yl-1,2,4-triazol-4-yl)piperidin-1-yl]-1-thiophen-2-ylpropyl]acetamide Chemical compound C(C)(C)C1=NN=C(N1C1CCN(CC1)CCC(C=1SC=CC=1)NC(C)=O)C LFZAGIJXANFPFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010019160 Pancreatin Proteins 0.000 description 1
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 1
- 230000001594 aberrant effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000010226 confocal imaging Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 208000019423 liver disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229940055695 pancreatin Drugs 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D413/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07D413/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
- C09K2211/1048—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms with oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针，其结构式如下式Ⅰ所示。本发明还公开了该荧光探针的制备方法及其应用。本发明的荧光探针是具有AIE效应的荧光探针，通过响应前后的荧光强度变化可以选择性检测半胱氨酸(Cys)/高半胱氨酸(Hcy)，排除了谷胱甘肽(GSH)的干扰。该荧光探针的特点在于探针本身不具有荧光，但与Cys/Hcy快速反应之后，荧光信号显著增强，对GSH无响应，从而实现对Cys/Hcy选择性快速检测。本发明的荧光探针制备简单，选择性高，实现了快速检测的目的。因此，本发明中的荧光探针解决了生物硫醇中Cys、Hcy和GSH难以区分的难题。
Description
技术领域
本发明属于荧光探针领域，具体涉及一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的 AIE荧光探针及其制备方法与应用。
背景技术
生物硫醇，主要包括半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽 (GSH)，参与生物体内多种生理过程与病理过程。Cys浓度异常可引起许多疾病，如儿童生长缓慢和肝脏病。Hcy的水平与冠心病、皮肤病和阿尔茨海默病密切相关。GSH水平的波动被认为是糖尿病的标志。但是，由于在结构和反应性上极为相似，Cys、Hcy和GSH往往难以区分。
现有技术中，生物硫醇荧光探针都有聚集引起的淬灭(ACQ)效应。荧光团在有机溶剂中具有很强的荧光，但随着溶剂中水的比例不断上升，荧光会逐渐减弱甚至熄灭。2001年，唐本忠课题组首次报道了聚集诱导发射(AIE)效应。与ACQ效应相反，AIE分子在分散状态下几乎不出现荧光，但在聚集状态下会发出强烈的荧光。
目前，小分子荧光探针是检测生物硫醇的主流方法，具有高选择性、高灵敏度和低成本的优点。但传统的ACQ荧光探针的应用生物体内水的比例含量较高而受到极大限制。因此设计开发AIE荧光探针对生物硫醇的检测具有重要的意义。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种生物硫醇选择性好、灵敏度高、聚集引起的淬灭效应不受限制的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针；
本发明还提供了半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针的制备方法和应用。
技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针，简记为SQM-NBD，其结构式如下式I所示：
上述半胱氨酸/高半胱氨酸是指半胱氨酸或高半胱氨酸。
本发明所述半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2-甲基喹啉和碘乙烷溶解于无水乙腈中，在惰性气体氮气保护下回流反应，将反应混合物冷却至室温后，将沉淀物减压抽滤，洗涤，真空干燥后得到化合物1；
(2)将化合物1与丙二腈溶解于乙醇中，然后加入乙醇钠反应，反应结束后，沉淀物减压抽滤，洗涤，真空干燥后得到化合物2；
(3)将4-羟基苯硼酸和5-溴-2-噻吩甲醛和四(三苯基膦)钯溶解在无水四氢呋喃中，加入碳酸钾水溶液，在惰性气体氮气保护下回流反应，反应结束后，将反应混合物冷却至室温，萃取，减压蒸除溶剂，纯化后得到化合物3；
(4)将化合物2和化合物3溶解于无水乙腈中，再加入哌啶，在惰性气体氮气保护下回流反应，将反应混合物冷却至室温，减压蒸除溶剂，纯化后得到化合物SQM-OH。
(5)将SQM-OH与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂噁二唑(NBD-Cl)溶解于无水二氯甲烷中，再加入三乙胺，在惰性气体氮气保护下回流反应，反应结束后，将溶剂从混合物中蒸发，残余物纯化得到荧光探针SQM-NBD。
作为优选，步骤(1)将2-甲基喹啉和碘乙烷溶解在无水乙腈中，在惰性气体氮气保护下于85℃下反应回流12h，待反应结束后，将反应混合物冷却至室温后析出大量固体，减压抽滤去溶剂，得到滤饼用冷乙腈洗涤，真空干燥后，得到淡黄色固体，即化合物1。
作为优选，步骤(2)将化合物1和丙二腈溶解于无水乙醇，在-2℃下持续搅拌，然后加入乙醇钠，在-2℃下继续反应0.5h，转至室温继续搅拌反应4h，减压抽滤除去多余溶剂，滤饼用冷乙醇洗涤，真空干燥，得到黄色固体，即化合物2。
作为优选，步骤(3)将4-羟基苯硼酸、5-溴-2-噻吩甲醛和四(三苯基膦) 钯溶解在无水四氢呋喃中，随后快速加入碳酸钾水溶液，在70℃、惰性气体氮气保护下搅拌回流6h，反应结束后，将反应混合物冷却至室温，二氯甲烷萃取，减压蒸除溶剂，通过柱层析纯化得化合物3。
作为优选，步骤(4)将化合物2和化合物3溶解在无水乙腈中，加入哌啶，在85℃、惰性气体氮气保护下搅拌回流8h，将反应混合物冷却至室温后，减压蒸除溶剂，残余物通过柱层析纯化得到化合物SQM-OH。
作为优选，步骤(5)将SQM-OH与NBD-Cl溶解于无水二氯甲烷中，加入三乙胺，在25℃、惰性气体氮气保护下反应回流12h，反应结束后，减压蒸除溶剂，通过柱层析纯化得到荧光探针SQM-NBD。
作为优选，其反应路线如下所示：
本发明所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针在半胱氨酸/高半胱氨酸的响应性检测和在细胞内源性外源性半胱氨酸/高半胱氨酸的成像中的应用。
作为优选，所述响应性检测的过程为：向含有AIE荧光探针的反应体系中分别加入半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽，将该反应溶液混合均匀后于37℃下孵育，孵育后测定紫外吸收和荧光发射光谱。
作为优选，所述成像的过程为：将Hela细胞于激光共聚焦皿中培养，将荧光探针加入皿中共孵育，用激光共聚焦显微镜进行成像。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)该荧光探针的合成简单，使用方便，与半胱氨酸/高半胱氨酸响应后释放出荧光团SQM-OH，与此同时还生了新的荧光物质Cys/Hcy-NBD。
(2)从响应前后的荧光强度变化就可以快速检测半胱氨酸/高半胱氨酸，实现了快速检测的目的。
(3)该荧光探针本身不具有荧光，但可与半胱氨酸/高半胱氨酸快速反应之后，产生明显的荧光信号增强，从而实现对生物硫醇选择性检测。因此，本发明中的荧光探针可以作为一个有效的工具来检测生物硫醇中的半胱氨酸/高半胱氨酸。
附图说明
图1为本发明荧光探针SQM-NBD的高分辨质谱图；
图2(A)为本发明荧光探针SQM-NBD在DMSO-PBS混合溶液中分别与半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)，和谷胱甘肽(GSH)孵育后的荧光发射光谱，(B)为荧光探针SQM-NBD在DMSO-PBS混合溶液与半胱氨酸(Cys) 和谷胱甘肽(GSH)共孵育后的荧光发射光谱；
图3为本发明荧光探针SQM-NBD在Hela细胞中的成像图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明中使用的实验方法无特殊说明，均为常规方法。实验所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中所选用的以下所有试剂皆为市售分析纯或化学纯。
实施例1
半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针的制备方法：
(1)化合物1的合成：将2-甲基喹啉(1.33mL，10.0mmol)和碘乙烷 (1.20mL，15.0mmol)溶解在无水乙腈(15mL)中，并在85℃、惰性气体N2保护下反应回流12h。反应结束后，将反应混合物冷却至室温，析出大量固体，减压抽滤多余溶剂，得到滤饼用冷乙腈洗涤(3×15mL)。干燥后，得到淡黄色固体，即化合物1。
(2)化合物2的合成：将化合物1(0.3g，1mmol)和丙二腈(0.247g， 3.7mmol)溶于无水乙醇(25mL)，在-2℃下持续搅拌，然后加入乙醇钠 (0.307g,3.7mmol)，在-2℃下继续反应0.5h后，转至室温继续搅拌反应4h，反应完成后，沉淀物减压抽滤除去溶剂，滤饼用冷乙醇洗涤(3×15mL)，真空干燥，得到黄色固体，即化合物2。
(3)化合物3的合成：将4-羟基苯硼酸(2.7g，20mmol)、5-溴-2-噻吩甲醛(2.38mL，20mmol)和四(三苯基膦)钯(0.2g，0.2mmol)溶解在无水四氢呋喃(150mL)中，随后快速加入体积分数为22％的碳酸钾水溶液 (40mL)，在70℃、惰性气体N2保护下搅拌回流6h，反应结束后，将反应混合物冷却至室温，用二氯甲烷萃取后，减压蒸除溶剂，通过柱层析纯化(体积比为石油醚：乙酸乙酯＝5:1)得化合物3。
1H NMR(600MHz,DMSO)δ10.25(s,1H),9.87(s,1H),8.00(d,J＝4.0Hz,1H),7.64(d,J＝ 8.6Hz,2H),7.56(d,J＝4.0Hz,1H),6.92(d,J＝8.6Hz,2H).
(4)SQM-OH的合成：将化合物2(0.47g，2.0mmol)和化合物3(0.41 g，2.1mmol)溶解在无水乙腈(30mL)中，加入哌啶(0.25mL)，在85℃、惰性气体N2保护下反应回流8h，将反应混合物冷却至室温后，减压蒸除多余溶剂，通过柱层析纯化(体积比为二氯甲烷：甲醇＝80:1)得到SQM-OH粉末。
1H NMR(600MHz,DMSO)δ9.86(s,1H),8.90(d,J＝8.3Hz,1H),8.07(d,J＝8.7Hz,1H), 7.91(t,J＝7.5Hz,1H),7.64(d,J＝15.4Hz,1H),7.62–7.58(m,1H),7.55(d,J＝8.1Hz,3H),7.39 (d,J＝3.3Hz,1H),7.10(d,J＝15.4Hz,1H),7.01(s,1H),6.84(d,J＝8.3Hz,2H),4.54(d,J＝6.8Hz, 2H),1.42(t,J＝6.8Hz,3H).
(5)SQM-NBD的合成：将SQM-OH(0.33g，0.81mmol)与4-氯-7-硝基 -2,1,3-苯并氧杂噁二唑(NBD-Cl)(0.15g，0.75mmol)溶解于无水二氯甲烷 (30mL)中，加入三乙胺(0.15mL)，在25℃、惰性气体N2保护下反应回流 12h，反应结束后，减压蒸除溶剂，残余物通过柱层析(体积比为二氯甲烷：甲醇＝80:1)纯化得到荧光探针SQM-NBD。
1H NMR(600MHz,DMSO)δ8.91(dd,J＝8.5,1.3Hz,1H),8.66(d,J＝8.4Hz,1H),8.09(d,J ＝8.9Hz,1H),7.93(ddt,J＝6.7,4.5,2.1Hz,3H),7.71–7.67(m,2H),7.66(d,J＝3.9Hz,1H),7.63– 7.60(m,1H),7.53–7.50(m,2H),7.23(d,J＝15.5Hz,1H),7.02(s,1H),6.86(d,J＝8.4Hz,1H), 4.56(q,J＝7.0Hz,2H),1.43(t,J＝7.1Hz,3H).
图1为荧光探针SQM-NBD的高分辨质谱图，说明荧光探针SQM-NBD合成成功。
实施例2
母液配制
(1)配制荧光探针SQM-NBD母液：称取2.9mg SQM-NBD溶于5mL DMSO中，浓度为1mM/L。
(2)配制半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)母液：分别称取6.0mgCys、6.7mg Hcy和15.3mg GSH溶于50mL PBS缓冲液中，浓度为1mM/L。
实施例3
在5mL离心管中加入15μL实施例2配制的荧光探针SQM-NBD母液、15 μL DMSO和1.17mL PBS缓冲液，向混合溶液中分别加入1.8mL实施例2配制的Cys、Hcy和GSH母液，形成DMSO-PBS混合溶液(SQM-NBD浓度为5 μM/L，Fw＝99％)。将离心管置于恒温水浴床中，在37℃下孵育30min。对收集溶液分别测定紫外吸收光谱，以测得的最大吸收波长为激发波长，分别测定Cys、Hcy和GSH溶液的荧光发射光谱。如图2中(A)所示，荧光探针 SQM-NBD与Cys/Hcy孵育后，荧光信号显著增强，对GSH几乎没有响应；如图2中(B)所示，荧光探针SQM-NBD与Cys和GSH共孵育后，荧光信号显著增强。同样采用荧光探针SQM-NBD与Hcy和GSH共孵育后，荧光信号依旧显著增强，说明本发明制备的荧光探针可以选择性检测Cys/Hcy，响应速度快。
实施例4
将Hela细胞置于培养瓶，在培养箱(37℃、5％CO2)中培养。24h后取出，在培养瓶中加入2mL胰酶消化液对细胞进行消化，待消化完成后加入2ml 培养基(含10％FBS的DEME培养基)终止消化。接着将细胞悬液离心，离心结束后弃去上液，再加入1mL培养基，用移液枪吹打使细胞重悬。将细胞悬液加入激光共聚焦皿中，置于5％CO2，37℃培养箱中过夜贴壁，弃去培养基，PBS缓冲液洗涤后加入2mL培养基。第一组加入10μL实施例2配制的 SQM-NBD母液共孵30min。第二组先用Cys(1mM/L)处理Hela细胞30 min，然后加入10μL实施例2配制的SQM-NBD母液，再共孵育30min。第三组首先用NEM处理Hela细胞30min，随后在细胞中加入10μL实施例2配制的SQM-NBD母液共孵育30min。用PBS缓冲液清洗三组处理后的细胞三次后，进行共聚焦成像。如图3所示，第一组呈现微弱的绿色荧光，表明SQM- NBD可以检测细胞中的内源性生物硫醇。第二组呈现强烈的绿色荧光，说明 SQM-NBD可以检测外源性Cys，且外源性Cys的浓度明显高于内源性的。第三组没有表现出荧光，表明NEM抑制了细胞内的生物硫醇，进一步印证了 SQM-NBD是与Cys/Hcy发生反应，可以检测内源性Cys/Hcy。因此，SQM-NBD能够检测活细胞中的内源性和外源性Cys/Hcy。
Claims (10)
1.一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针，其特征在于，其结构式如下式I所示：
2.一种权利要求1所述半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将2-甲基喹啉和碘乙烷溶解于无水乙腈中，在惰性气体保护下回流反应，将反应混合物冷却至室温后，沉淀物减压抽滤，洗涤，真空干燥后得到化合物1；
(2)将化合物1与丙二腈溶解于乙醇中，然后加入乙醇钠反应，反应结束后，沉淀物减压抽滤，洗涤，真空干燥后得到化合物2；
(3)将4-羟基苯硼酸、5-溴-2-噻吩甲醛和四(三苯基膦)钯溶解在无水四氢呋喃中，加入碳酸钾水溶液，在惰性气体保护下回流反应，反应结束后，将反应混合物冷却至室温，萃取，减压蒸除溶剂，纯化后得到化合物3；
(4)将化合物2和化合物3溶解于无水乙腈中，再加入哌啶，在惰性气体氮气保护下回流反应，将反应混合物冷却至室温后，减压蒸除溶剂，纯化得到化合物SQM-OH。
(5)将SQM-OH与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂噁二唑(NBD-Cl)溶解于无水二氯甲烷中，再加入三乙胺，在惰性气体保护下回流反应，反应结束后，将溶剂从混合物中蒸发，残余物纯化得到化合物探针SQM-NBD。
3.根据权利要求2所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针制备方法，其特征在于，步骤(1)将2-甲基喹啉和碘乙烷溶解于无水乙腈中，在惰性气体保护下于85℃～95℃反应回流12～15h，待反应结束后，将反应混合物冷却至室温后析出固体，减压抽滤去溶剂，得到滤饼用冷乙腈洗涤，真空干燥后，得到淡黄色固体，即化合物1。
4.根据权利要求2所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针制备方法，其特征在于，步骤(2)将化合物1与丙二腈溶解于乙醇溶液中，在-3℃～0℃下持续搅拌，然后加入乙醇钠，在-3℃～0℃下反应0.5～1h，转至室温下继续搅拌反应3-5h，反应完成后，沉淀物减压抽滤除去多余溶剂，得到滤饼用冷乙醇洗涤，真空干燥，得到黄色固体，即化合物2。
5.根据权利要求2所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针制备方法，其特征在于，步骤(3)将4-羟基苯硼酸、5-溴-2-噻吩甲醛和四(三苯基膦)钯溶解在无水四氢呋喃中，随后快速加入碳酸钾水溶液，在70～80℃、惰性气体保护下搅拌回流6～7h，将反应混合物冷却至室温，萃取，减压蒸除溶剂后，残余物通过柱层析纯化得化合物3。
6.根据权利要求2所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针制备方法，其特征在于，步骤(4)所述将化合物2和化合物3溶解在无水乙腈中，再加入哌啶，在70～85℃、惰性气体保护下反应回流7～8h，将反应混合物冷却至室温，减压蒸除溶剂后，残余物通过柱层析纯化得到化合物SQM-OH。
7.根据权利要求2所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针制备方法，其特征在于，步骤(5)所述将SQM-OH与NBD-Cl溶解于无水二氯甲烷中，再加入三乙胺，在25～30℃、惰性气体保护下反应回流9～12h，反应结束后，减压蒸除溶剂，残余物通过柱层析纯化得到荧光探针SQM-NBD。
8.一种利用权利要求1所述的半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针在半胱氨酸/高半胱氨酸的响应性检测和在细胞内源性外源性半胱氨酸/高半胱氨酸的成像中的应用。
9.根据权利要求8所述的AIE荧光探针在半胱氨酸/高半胱氨酸的响应性检测中的应用，其特征在于，所述响应检测的过程为：向含有探针的反应体系中分别加入半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽，将该反应溶液混合均匀后于36～38℃下孵育，孵育后测定紫外吸收和荧光发射光谱。
10.根据权利要求8所述的AIE荧光探针在细胞内源性外源性半胱氨酸/高半胱氨酸的成像中的应用，其特征在于，所述成像过程为：将Hela细胞于激光共聚焦皿中培养，将荧光探针加入皿中共孵育，用激光共聚焦显微镜进行成像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210181206.3A CN114634497B (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的aie荧光探针及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210181206.3A CN114634497B (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的aie荧光探针及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114634497A true CN114634497A (zh) | 2022-06-17 |
| CN114634497B CN114634497B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=81948728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210181206.3A Active CN114634497B (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的aie荧光探针及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114634497B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115850203A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-28 | 厦门大学附属心血管病医院 | 一种半胱氨酸选择性探针及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105524055A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-27 | 中南大学 | 一种能够区分半胱氨酸/同型半胱氨酸和谷胱甘肽荧光探针的制备与应用 |
| CN113461609A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-01 | 中国药科大学 | 一种硫酸酯酶响应的aie纳米探针及其制备方法与应用 |
-
2022
- 2022-02-25 CN CN202210181206.3A patent/CN114634497B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105524055A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-27 | 中南大学 | 一种能够区分半胱氨酸/同型半胱氨酸和谷胱甘肽荧光探针的制备与应用 |
| CN113461609A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-01 | 中国药科大学 | 一种硫酸酯酶响应的aie纳米探针及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| WEI WANG 等: "Highly selective fluorescent probe based on AIE for identifying cysteine/ homocysteine", BIOORGANIC CHEMISTRY, vol. 126, pages 105902 * |
| WEI WANG等: "A novel turn-on type AIE fluorescent probe for highly selective detection of cysteine/homocysteine and its application in living cells", TALANTA, vol. 239, pages 123091 * |
| YANLI CHEN等: "Real-time visualization of sulfatase in living cells and in vivo with a ratiometric AIE fluorescent probe", CHEM. COMMUN., vol. 59, pages 9754 * |
| YANQI XU等: "A sulfatase-activatable AIEgen nanoprobe for inhalation imaging-guided surgical excision of lung cancer", CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, vol. 428, pages 132514 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115850203A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-28 | 厦门大学附属心血管病医院 | 一种半胱氨酸选择性探针及其制备方法 |
| CN115850203B (zh) * | 2022-12-30 | 2024-02-20 | 厦门大学附属心血管病医院 | 一种半胱氨酸选择性探针及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114634497B (zh) | 2023-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109867611B (zh) | 一种用于红酒和活体内硫化氢检测的水溶性双光子硫化氢荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN113461609B (zh) | 一种硫酸酯酶响应的aie纳米探针及其制备方法与应用 | |
| CN113135948B (zh) | 一种用于检测ClO-/ONOO-的比率荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN110684523A (zh) | 一种用于检测硫化氢的近红外荧光分子探针及其制备方法和应用 | |
| CN114181204B (zh) | 一种检测粘度的近红外荧光探针及其制备和应用 | |
| CN114634497B (zh) | 一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的aie荧光探针及其制备方法与应用 | |
| CN110092773B (zh) | 一种氧杂蒽类衍生物及其制备方法和应用 | |
| CN113354627B (zh) | 一种用于检测粘度的近红外荧光化合物及其制备与应用 | |
| CN108383774B (zh) | 一种基于端基炔酮的半胱氨酸荧光探针及其制备和应用 | |
| CN106905199B (zh) | 一种基于聚集诱导发光原理用于选择性检测半胱氨酸的荧光试剂的合成及应用 | |
| CN113004258B (zh) | 一种基于esipt效应的硫化氢比率型荧光分子探针的制备方法及其应用 | |
| CN113121580A (zh) | 一种荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN110357896B (zh) | 一类化合物及制备与其在检测二价铜离子和强酸pH中的应用 | |
| CN115232152B (zh) | 检测次氯酸的荧光探针及其制备方法和应用 | |
| EP2258692A1 (en) | Thiol detection method | |
| CN111662316B (zh) | 一种吲哚类过氧化氢荧光探针及其制备方法 | |
| CN112920195B (zh) | 一种比率型粘度荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN110229203B (zh) | 一种氨基己糖酶荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN114230494A (zh) | 大斯托克斯位移近红外荧光探针的合成及其在检测硫化氢中的应用 | |
| CN115403475A (zh) | 一种特异性检测铜离子浓度诊断试剂的制备方法及其应用 | |
| CN113004310B (zh) | 一种基于dcpo母核的过氧化氢比率型荧光分子探针的制备方法及其应用 | |
| CN112795377B (zh) | 一种具有ict-pet效应的可用于甲醛检测的新型荧光探针制备和应用技术领域 | |
| CN115894427B (zh) | 近红外频率上转换荧光探针及其制备方法和在检测生物硫醇中的应用 | |
| CN114437055B (zh) | 用于连续检测铜离子和高半胱氨酸的荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN114621200B (zh) | 一种近红外荧光探针及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |